專題（84）應(yīng)用氣體實驗定律解決典型問題（原卷版）

2021年高考物理一輪復(fù)習考點全攻關(guān)專題（84）應(yīng)用氣體實驗定律解決“三類模型”問題律（原卷版）命題熱點一“玻璃管液封”模型1．如圖，粗細均勻、兩端開口的U形管豎直放置，兩管的豎直部分高度為20cm，內(nèi)徑很小，水平部分BC長14cm。一空氣柱將管內(nèi)水銀分隔成左右兩段，大氣壓強p0=76cmHg，當空氣柱溫度為T0=273K、長為L0=8cm時，BC管內(nèi)左邊水銀柱長2cm，AB管內(nèi)水銀柱長也為2cm。求：（1）右邊水銀柱總長是多少？（2）當空氣柱溫度升高到多少時，左邊的水銀恰好全部進入豎直管AB內(nèi)？（3）為使左、右側(cè)豎直管內(nèi)的水銀柱上表面高度差最大，空氣柱溫度至少要升高到多少？2、如圖所示，長L=55cm的薄壁玻璃管與水平面成30°角傾斜放置，玻璃管粗細均勻，底端封閉、另一端開口?，F(xiàn)用長l=10cm的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，氣體溫度為306K，且水銀面恰與管口齊平。現(xiàn)將管口緩慢轉(zhuǎn)到豎直向上位置，并將水銀緩慢注入管中，直到水銀面再次與管口齊平，已知大氣壓強p=75cmHg。求：（1）水銀面再次與管口齊平時，管中氣體的壓強；（2）對豎直玻璃管緩慢加熱，若管中剛好剩下5cm高的水銀柱，氣體溫度升高了多少。3、如圖所示，透熱的氣缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的理想氣體，缸體質(zhì)量M=200kg，活塞質(zhì)量m=10kg，活塞面積S=100cm2活塞與氣缸壁摩擦且不漏氣。此時，缸內(nèi)氣體的溫度為27，活塞正位于氣缸正中，整個裝置都靜止。已知大氣壓恒為p0=1.0×105Pa，重力加速度為g=10m/s2求：（a）缸內(nèi)氣體的壓強p1；（b）缸內(nèi)氣體的溫度升高到多少時，活塞恰好會靜止在氣缸缸口AB處？4、汽車安全氣囊的工作原理可簡化等效為以下過程：碰撞傳感器被碰撞觸發(fā)，激發(fā)氣體發(fā)生器點火產(chǎn)生高壓氣體，高壓氣體立即對展開的氣囊充氣以保證人員安全。此過程模擬由如圖裝置完成，當汽車受到撞擊時，氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氣體先充滿發(fā)生器容器A，隨后傳感器打開充氣閥門K，氣體發(fā)生器為氣囊B充氣，瞬間充滿氣囊。氣囊體積為氣體發(fā)生器體積的20倍，氣囊能承受的最大壓強為5個標準大氣壓，碰撞情況下人體能夠承受的最大沖擊壓強為25N/cm2。在某次實驗中，當人體受沖擊沉入氣囊時氣囊體積減小25，不考慮溫度對充氣的影響，取標準大氣壓p05、如圖所示，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的某種理想氣體，活塞通過滑輪和一重物連接并保持平衡，已知活塞距缸口50cm，活塞面積10cm2，封閉氣體的體積為1500cm3，溫度為0℃，大氣壓強1.0×105Pa，活塞質(zhì)量及一切摩擦不計。緩慢升高環(huán)境溫度，使活塞剛好升到缸口，求：活塞剛好升到缸口時，氣體的溫度是多少攝氏度？6、如圖所示，在固定的汽缸A和B中分別用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞面積之比為SA∶SB＝1∶2，兩活塞與穿過B汽缸底部的剛性細桿相連，活塞與汽缸、細桿與汽缸間摩擦不計且不漏氣．初始時，A、B中氣體的體積皆為V0，A中氣體壓強pA＝1.5p0，p0是汽缸外的大氣壓強(保持不變)．現(xiàn)對A中氣體緩慢加熱，并保持B中氣體的溫度不變，當A中氣體的壓強增大到pA′＝2p0時，求B中氣體的體積VB.7、如圖1所示，一導(dǎo)熱性能良好的氣缸放置于水平地面上，缸內(nèi)用可自由移動的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞厚度不計且氣密性良好，不計活塞和氣缸之間的摩擦。已知活塞質(zhì)量為m=1kg，面積為S=5cm2，氣缸高為H=15cm，大氣壓強為1.0×105Pa，當環(huán)境溫度為27℃時，氣缸內(nèi)氣柱高度為h=11cm。若將氣缸放置于傾角為30°的斜面上時，氣缸恰好處于靜止狀態(tài)，如圖2所示，g取10m/s2，求：（1）氣缸靜止于斜面上時氣柱的長度L及氣缸由水平地面放置到斜面上傾斜放置的過程氣體是吸熱還是放熱；（2）若氣缸靜止于斜面時，緩慢升高外界環(huán)境溫度，使活塞剛好移至缸口，求此時的溫度。8、如圖所示，豎直放置的氣缸內(nèi)壁光滑，橫截面積為S=10-3m2，活塞的質(zhì)量為m=2kg，=kg，厚度不計．在A、B兩處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在A、B之間運動，B下方氣缸的容積為1.0×10-3m3，A、B之間的容積為2.0×10-4m3，外界大氣壓強p0=1.0×105Pa．開始時活塞停在B處，缸內(nèi)氣體的壓強為0.9p0，溫度為27℃，現(xiàn)緩慢加熱缸內(nèi)氣體，直至327℃．求：（1）活塞剛離開B處時氣體的溫度t2；（2）缸內(nèi)氣體最后的壓強；（3）在圖（乙）中畫出整個過程中的p–V圖線．命題熱點三“變質(zhì)量氣體”模型9、熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中．該設(shè)備工作時，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機壓入到一個預(yù)抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能．一臺熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機將10瓶氬氣壓入到爐腔中．已知每瓶氬氣的容積為3.2×10－2m3，使用前瓶中氣體壓強為1.5×107Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強為2.0×106Pa；室溫溫度為27℃.氬氣可視為理想氣體．(1)求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強；(2)將壓入氬氣后的爐腔加熱到1227℃，求此時爐腔中氣體的壓強．10、如圖所示，某同學(xué)設(shè)計了一個壓力送水裝置由ABC三部分組成，A為打氣筒，B為壓力儲水容器，C為細管，通過細管把水送到5m高處，細管的容積忽略不計。k1和k2是單向密閉閥門，k3是放水閥門，打氣筒活塞和簡壁間不漏氣，其容積為V0=0.5L，儲水器總?cè)莘e為10L，開始儲水器內(nèi)有V1=4L氣體，氣體壓強為p0。已知大氣壓強為p0=1.0×105（1）打氣筒第一次打氣后儲水器內(nèi)的壓強；（2）通過打氣筒給儲水器打氣，打氣結(jié)束后打開閥門k3，水全部流到5m高處，求打氣筒至少打氣多少次。課時精煉1．如圖所示描述了封閉在某容器里的理想氣體在溫度和下的速率分布情況，下列說法正確的是A．B．隨著溫度升高，每一個氣體分子的速率都增大C．隨著溫度升高，氣體分子中速率大的分子所占的比例會增加D．若從到氣體的體積減小，氣體一定從外界吸收熱量2．如圖，長L=100cm，粗細均勻的玻璃管一端封閉。水平放置時，長L=50cm的空氣柱被水銀柱封住，水銀柱長h=25cm。大氣壓強為75厘米汞柱，將玻璃管由水平位置緩慢地轉(zhuǎn)到開口豎直向上位置，求：此時密閉氣柱的長度。[來源:Zxxk.Com]3．（2020新課標Ⅲ卷）如圖，兩側(cè)粗細均勻、橫截面積相等、高度均為H=18cm的U型管，左管上端封閉，右管上端開口。右管中有高h0=4cm的水銀柱，水銀柱上表面離管口的距離l=12cm。管底水平段的體積可忽略。環(huán)境溫度為T1=283K。大氣壓強p0=76cmHg。（i）現(xiàn)從右側(cè)端口緩慢注入水銀（與原水銀柱之間無氣隙），恰好使水銀柱下端到達右管底部。此時水銀柱的高度為多少？（ii）再將左管中密封氣體緩慢加熱，使水銀柱上表面恰與右管口平齊，此時密封氣體的溫度為多少？4．某興趣小組受“蛟龍?zhí)枴钡膯l(fā)，設(shè)計了一個測定水深的深度計．如圖所示，導(dǎo)熱性能良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ，內(nèi)徑相同，長度均為L，內(nèi)部分別有輕質(zhì)薄活塞A、B，活塞密封性良好且可無摩擦地左右滑動．汽缸Ⅰ左端開口，通過A封有壓強為p0的氣體，汽缸Ⅱ通過B封有壓強為3p0的氣體．一細管連通兩汽缸，初始狀態(tài)A、B均位于汽缸最左端．該裝置放入水下后，通過A向右移動的距離可測定水的深度，已知外界大氣壓強為p0，p0相當于10m高的水產(chǎn)生的壓強，不計水溫變化，被封閉氣體視為理想氣體．求：(1)當活塞A向右移動eq\f(L,5)時，水的深度；(2)該深度計能測量的最大水深．5．如圖所示，一端開口的薄壁玻璃管開口朝下豎直立于圓柱形水銀槽的水銀中，管內(nèi)封閉有一